Satélite chinês supera Starlink com feixe de laser gigabit a partir de 36.000 km.

Nas montanhas da província de Yunnan, no sudoeste da China, uma equipa de investigadores realizou uma demonstração que pode baralhar as cartas da comunicação por satélite: um satélite em órbita geostacionária enviou dados para a Terra por laser a 1 gigabit por segundo (1 Gbit/s) a partir de cerca de 36 000 km, recorrendo a um emissor de apenas 2 watts - mais próximo, em potência, de uma luz de presença do que de um módulo de transmissão “musculado”.

O que aconteceu na China: uma ligação laser a partir de órbita geostacionária

A receção do sinal foi feita no Observatório de Lijiang, em Yunnan. O trabalho envolveu investigadores da Universidade de Pequim de Correios e Telecomunicações e da Academia Chinesa de Ciências, que captaram um feixe óptico proveniente de um satélite “estacionado” sobre um ponto fixo da superfície terrestre - a definição prática de órbita geostacionária, a cerca de 36 000 km de altitude.

O detalhe que tornou a experiência particularmente relevante foi a combinação improvável de fatores:

• Sem rádio: em vez de frequências de rádio, foi usado um laser de 2 W
• Alta taxa de dados: atingiu-se 1 Gbit/s na ligação descendente (satélite → Terra)
• Comparação com LEO: segundo o estudo, o resultado fica aproximadamente cinco vezes acima de valores típicos de ligação descendente da Starlink, apesar de a Starlink operar em órbitas muito mais baixas

A equipa traduziu o número para uma imagem simples: seria como enviar um filme em alta definição de Xangai para Los Angeles em menos de cinco segundos.

A diferença de distâncias ajuda a perceber o alcance do feito: satélites em órbita baixa (algumas centenas de quilómetros) beneficiam de muito menos perdas geométricas. Aqui, o emissor estava a mais de 60 vezes essa distância e, ainda assim, entregou uma largura de banda que se aproxima da ordem de grandeza de ligações modernas por fibra em muitos cenários.

O “chefe final” da comunicação laser: a atmosfera sobre Yunnan

O maior obstáculo na comunicação por laser não é o espaço (onde o feixe atravessa vácuo), mas sim os últimos quilómetros antes de chegar ao solo. Ao entrar nas camadas mais densas da atmosfera, a turbulência do ar e os gradientes de temperatura deformam a frente de onda: o feixe “treme”, fragmenta-se e perde nitidez, o que degrada a qualidade do sinal.

Em vez de tratar a atmosfera como um incómodo secundário, a equipa de Lijiang desenhou a estação de terra com o objetivo explícito de domar ativamente essas perturbações.

Resumo do ensaio (Lijiang, Yunnan): - Local: Observatório de Lijiang (sudoeste da China) - Altura do satélite: ~36 000 km (geostacionário) - Potência de transmissão: laser de 2 W - Débito alcançado: 1 Gbit/s (ligação descendente) - Referência comparativa: ~5× valores típicos de ligação descendente da Starlink

O núcleo da estação assentou num telescópio de 1,8 m de diâmetro para captar o feixe. A seguir, entrou em ação um módulo de correção com 357 microespelhos deformáveis, capazes de ajustar a sua forma em tempo real para compensar distorções introduzidas pela atmosfera.

Como o feixe foi “reconstruído” no solo: sinergia AO-MDR (óptica adaptativa + diversidade de modos)

Em muitas abordagens anteriores, a estação de receção escolhia um de dois caminhos: usar óptica adaptativa ou usar receção por diversidade de modos. Em condições severas de turbulência, cada técnica isolada tende a ficar aquém. A equipa chinesa juntou ambas num sistema em duas etapas - conhecido como sinergia AO-MDR.

Etapa 1 - Óptica adaptativa: alisar o que chega deformado

Primeiro, um sistema de óptica adaptativa mediu e corrigiu deformações causadas pela atmosfera. Os 357 microespelhos ajustaram-se centenas de vezes por segundo, tentando aproximar a frente de onda recebida da sua forma original.

O ponto-chave foi pragmático: o sistema não “exigiu” um feixe perfeito; assumiu que o sinal chegaria danificado e, ainda assim, procurou recompor uma estrutura utilizável para a fase seguinte.

Etapa 2 - Receção por diversidade de modos: oito canais, três selecionados

Depois da correção óptica, o feixe passou por um Conversor de Luz em Múltiplos Planos, que separou o sinal em oito modos base - isto é, oito padrões espaciais distintos do campo de luz, tratados como canais paralelos.

De seguida, a eletrónica escolheu os três canais mais fortes desses oito e combinou-os para reconstruir os dados. Em termos práticos, a fragmentação do feixe - normalmente um problema - foi transformada numa vantagem: quando um percurso ficava fraco, outros mantinham o desempenho.

Com esta sinergia AO‑MDR, a fração de sinal aproveitável aumentou de 72% para 91,1%, elevando de forma clara a fiabilidade.

A ideia central é abandonar a dependência de um único “caminho ideal” e passar a explorar vários caminhos reais que a propagação atmosférica cria.

Porque é que 36 000 km tornam o resultado ainda mais surpreendente

Satélites geostacionários costumam ser vistos como uma solução clássica: previsível e estável, mas distante e com latência elevada. Num percurso de ida e volta, o atraso ronda um quarto de segundo, o que é percetível em chamadas e jogos online, embora seja menos crítico em interligações de transporte de dados.

A distância de 36 000 km impõe dois obstáculos principais:

• Atenuação elevada: o feixe diverge e a intensidade cai rapidamente com a distância
• Percurso óptico longo: pequenas perturbações acumulam-se ao longo do caminho, sobretudo na transição para a atmosfera

É por isso que um downlink de 1 Gbit/s com apenas 2 W soa a inversão de paradigma. Em vez de compensar com potência e antenas cada vez maiores, a demonstração desloca a “força” para o lado do recetor: menos watts, mais inteligência no solo.

Também ajuda a ler o objetivo do ensaio: a infraestrutura em Lijiang parece uma instalação científica robusta, não um terminal doméstico. O alvo óbvio são ligações troncais (backbone) e estações de retransmissão, capazes de absorver grandes volumes de dados do espaço e encaminhá-los depois por fibra.

O que isto pode significar para a Starlink e outras constelações

A Starlink e redes semelhantes em órbita baixa continuam a privilegiar ligações por rádio, combinadas com muitas plataformas e cobertura densa. Os enlaces ópticos (laser) são frequentemente apontados como o próximo passo, sobretudo entre satélites, para transferir tráfego ao longo do globo.

O ensaio chinês acrescenta um ponto importante: também a ligação de órbitas muito altas para o solo pode ser viável por laser, desde que a estação de terra seja suficientemente sofisticada. Isso abre várias possibilidades:

• Menos satélites para grandes áreas: um geostacionário cobre regiões vastas
• Posição estável no céu: o terminal no solo evita seguimento constante como em órbita baixa
• Nós ópticos de elevada capacidade: grandes gateways podem concentrar tráfego de várias zonas
• Menos pressão no espectro rádio: o laser contorna limitações de bandas e reduz interferências com outros serviços

O resultado cria, assim, uma comparação mais rica: as constelações LEO tendem a destacar-se por baixa latência e disponibilidade ampla; ligações laser geostacionárias podem competir pela capacidade e pela estabilidade a longo prazo, suportadas por um número menor de estações de terra altamente capazes.

Dois aspetos adicionais que contam no mundo real

Para além do débito, uma rede deste tipo vive de engenharia operacional. Um ponto crítico é a rede de estações de terra: para mitigar falhas por meteorologia local, faz sentido distribuir vários observatórios/gateways por geografias diferentes e com estatística de céu limpo complementar, encaminhando o tráfego para a estação com melhor visibilidade naquele momento.

Outro tema é a segurança e a integridade do enlace. Enlaces ópticos podem beneficiar de feixes mais direcionais (menos “escuta” passiva do que rádio em muitos cenários), mas exigem controlo rigoroso de alinhamento, monitorização de qualidade do canal e integração com cifragem forte ponta a ponta - sobretudo quando o objetivo são redes troncais, comunicações governamentais ou aplicações críticas.

Conceitos essenciais neste tipo de experiência

Óptica adaptativa: técnica herdada da astronomia em que espelhos deformáveis compensam a turbulência atmosférica, aumentando a nitidez de telescópios. O mesmo princípio aplica-se a feixes de comunicação.

Receção por diversidade de modos (Mode Diversity Reception): o feixe é decomposto em vários modos espaciais; cada modo funciona como um canal. Se um canal degradar, outros podem sustentar a transmissão, melhorando robustez e alcance.

Órbita geostacionária: órbita sobre o equador em que o satélite completa uma volta em 24 horas, sincronizado com a rotação da Terra; visto do solo, parece “parado” no mesmo ponto do céu.

Onde estes enlaces laser podem fazer mais sentido no futuro

No curto prazo, não é realista imaginar uma óptica de 1,8 m instalada numa casa. A tecnologia encaixa melhor em contextos especializados e de elevado débito, por exemplo:

• Descarga de dados de grandes satélites de observação da Terra para poucas estações de terra de alta capacidade
• Ligação de regiões remotas a redes troncais nacionais através de retransmissão óptica
• Canais seguros de alta velocidade para comunicações governamentais e militares
• Rotas de redundância para infraestruturas críticas quando cabos submarinos são afetados

Em paralelo, vários programas internacionais procuram miniaturizar estes sistemas: telescópios menores, óptica integrada em chips e correção assistida por IA podem, com o tempo, permitir terminais mais compactos para navios, estações científicas, plataformas offshore ou campus empresariais.

O grande risco permanece a dependência do estado do tempo: nevoeiro denso, nuvens baixas ou chuva intensa podem degradar severamente - ou interromper - um enlace laser. Por isso, muitos projetos apontam para soluções híbridas, em que rádio e laser funcionam em conjunto e alternam conforme as condições.

Por agora, a lição principal do ensaio em Yunnan é clara: ao concentrar a inovação nos “últimos quilómetros” através da atmosfera, torna-se possível obter débitos impressionantes com potência surpreendentemente baixa a partir do espaço - redefinindo expectativas para quem pretende transformar a órbita numa verdadeira autoestrada de dados, incluindo a própria Starlink.